Диагностические свойства (отличительные признаки) минералов

Каждый минерал обладает определенным набором характеристик (признаков), которые позволяют отличить их друг от друга. Эти признаки определяются химическим составом, строением кристаллической решетки и силами связи между атомами или ионами в решетке.

Важнейшие диагностические признаки и свойства минералов, определяемые без специально оборудования условно подразделяются на оптические, механические и т.н. «особые».

К оптическим относятся: цвет, цвет минерала в порошке, блеск, прозрачность, эффекты типа иризации, опалесценции. налачие цветных пленок побежалости на поверхности.

Механические: твердость, излом, спайность, отдельность, ковкость.

К особым свойствам минерала относятся: форма выделения, магнитность, плотность (удельный вес), химические реакции, растворимость в воде и кислотах, вкус.

Для каждого минерала желательно изучать весь комплекс этих характеристик, хотя, для диагностики некоторых минералов достаточно 1-2 признаков.

В полиминеральных образцах необходимо определять диагностические свойства только изучаемого минерала (а не любого участка образца).

Внешний вид (форма выделения) - это характерный, но очень неустойчивый признак. Имеет две основные формы: кристалла и сростков кристаллов.

1. Кристалл – часто встречающаяся и самая характерная форма. Например, кристаллы гранатов, не зависимо от их размера и окраски всегда имеют форму сложного многогранника (двенадцатигранника). Из-за этого они выглядят как-бы округлыми.

Размеры кристаллов составляют от тысячных долей миллиметра (глинистые минералы) до нескольких метров (например, амазонит, кварц берилл). Вес – от тысячных долей грамма до десятков тонн.

Разнообразие существующих форм кристаллов можно подразделить на 3 типа (рис 1.).

1. Изометричные – имеющие близкие размеры во всех направлениях - кубы (галенит, пирит), тетраэдры (сфалерит) и др.

2. Вытянутые в одном направлении - призматические, столбчатые, шестоватые, игольчатые, волокнистые кристаллы (роговая обманка, хризотил-асбест, эгирин).

3. Вытянутые в двух направлениях (уплощенные) – таблитчатые пластинчатые, листоватые, чешуйчатые кристаллы.

2. Сростки кристаллов (срастания) имеют две разновидности:

• закономерные – двойники (срастания и прорастания), тройники и т.д.;

• незакономерные – случайные сростки хаотично ориентированных кристаллов. По внешнему виду последние очень разнообразны.

Незакономерные сростки кристаллов в свою очередь делятся на 10 подгрупп (см. табл. 1.).

Иногда в результате процесса метасоматического замещения или растворения с последующим заполнением пустот, кристаллические формы, принадлежащие одному минералу, оказываются представленными другим минеральным веществом. Подобные образования называются псевдоморфозами.

Чаще всего в природе минералы встречаются в виде зерен неправильной формы. Хорошо образованные кристаллы значительно более редки. Однако и при отсутствии естественной огранки, форма зерен многих минералов перекликается с формой кристаллов свободного роста.

Рис. 1. Наиболее характерные формы кристаллических многогранников

а) – кубы; б) – октаэдры; в) – тетраэдры; г) – тетрагонтриоктаэдр; д) - пентагондодекаэдр; е) – ромбододекаэдр; ж) – трапецоэдр; з) – скаленоэдр; и) - ромбоэдр; к) – шестигранная призма; л) – трехгранная бипирамида; м) – трехгранная призма; н) – четырехгранная бипирамида; о) – четырехгранная призма; п) - шестигранная бипирамида.

Таблица 1: Основные формы выделения минералов.

№	Название незакономерных сростков кристаллов	Характеристики	Примеры
1	друза	Кристаллы, имеющие общее основание, но растущие в разных направлениях.	Кварц, пластинчатый гипс – «горная роза»
2	щетка	если кристаллы растут параллельно друг другу	Гипс, шестоватый кварц
3	дендриты	Выглядят как тонкие веточки дерева	Моховой агат, медь
4	скелетные кристаллы	При росте кристалла возникают только ребра растущего кристалла	Снежинки, галит
5	Натек или корка,	Имеют вид почек, сосулек. внутреннее строение- скорлуповатое или радиально лучистое	Малахит, кальцит, халцедон
6	зернистый агрегат	многочисленные зерна размером более 0,2 мм	пирит, апатит
7	землистый агрегат	мелкие многочисленные минералы размером менее 0,2 мм	Глины, лимонит, вад
8	налет	Тонкий слой мелко-микрозернистого минерала на породе	Калиевая селитра, охры
9	плотный кристаллический агрегат	Плотная сплошная масса. Видимые границы между отдельными зернами или кристаллами отсутствуют.	«молочный» жильный кварц, халцедон
10	псевдоморфоза («ложная форма»)	замещение минералом другого вещества с сохранением внешней формы исходного	Замещение пиритом раковин моллюсков
11	секреция (крупные секреции называют жеодами)	Образуется в результате заполнения минеральным веществом пустот (от стенок к центру, внутрь полости)	Агаты в миндалинах вулканической лавы
12	конкреция	Образуется как результат постепенного перераспределения вещества в горной породе в результате нарастания минералов вокруг центров кристаллизации от центра к периферии. мелкие конкреции называются оолиты	гидрогетит, гипс, боксит, жемчуг

Рис. 2. Характерные формы выделения минералов и их агрегатов в природе:

А - единичный кристалл; Б – двойник горного хрусталя; В – “щетка” (аметист); Г - друза (турмалин); Д – жеода (аметист); Е – натек (опал); Ж – плотная зернистая масса (магнетит); З – вкрапления в породу (кианит); И – сталактит (кальцит); К, Л – конкреция фосфорита (она же в разрезе).

Цвет минералов – самый яркий, запоминающийся, но очень обманчивый признак, так как может меняться у одного и того же минерала, или даже в пределах одного минерального зерна - такое явление называется полихромностью. Например, флюорит может иметь окраску самых разных цветов (красный, зеленый, желтый, черный).

С другой стороны, есть небольшое количество минералов имеющих относительно постоянную окраску. Так, хромовый гранат – уваровит изумрудно-зеленый, малахит – голубовато- или темно-зеленый, эпидот- фисташково-зеленый. Уже этот пример показывает необходимость использования уточняющих оттеночных эпитетов при описании минералов. Неудобством этого метода является некоторая субъективность оценки (сине-зеленый или зелено-синий?!), но для большинства случаев и этого достаточно.

Минералы имеющие несколько окрасок могут подразделяться на разновидности, имеющие разные названия. Особенно много таких разновидностей у кварца и халцедона (см. табл. 2).

Таблица 2. Окрашенные разновидности минералов кремнезёма.

Минерал	Химический состав	Окраска	Название
Кварц	SiO2	Прозрачный бесцветный	Горный хрусталь
		Дымчато-серый	Раух-кварц (Раух-топаз)
		Черный	Морион
		Лиловый и фиолетовый	Аметист
		Желтый	Цитрин
Халцедон	SiO2	Белый	Кахолонг
		Огненно-красный	Сердолик
		Голубовато-зеленый	Хризопраз
		Цветной, тонкополосчатый	Агат

Следует отметить, что на цвет минерала могут оказывать влияние состояние минерала. Например, окисление приводит к возникновению ярких пленок побежалости (по борниту), наличие микропористости (т.е. характер агрегата) дает молочно-белую окраску халцедону-кахолонгу…

Цвет минерала в порошке («цвет черты») – более устойчивый признак, чем цвет в образце. Для определения цвета черты куском минерала проводят по поверхности неглазурованной фарфоровой пластинки (бисквита). Так, например, гематит может в кристаллах как правило черный, в землистых массах красный, однако в порошке он всегда красный.

Примечание 1: Цвет в куске не всегда совпадает с цветом черты. Например, пирит (серный колчедан,» золото дураков») в куске имеет соломенно-желтый цвет и черную черту

Примечание 2: Если образцы данного минерала имеют разную окраску, то цвет черты определяется для каждого из них.

Примечание 3: Очень твердые минералы оставляют на фарфоровой пластинке не черту (свой порошок), а царапину (порошок пластинки). В этом случае при записи отмечается, что минерал «черты не оставляет».

Прозрачность – свойство вещества пропускать свет. В зависимости от степени прозрачности все минералы делятся на следующие группы: прозрачные, полупрозрачные, непрозрачные. Прозрачные минералы пропускают свет как обычное оконное стекло (горный хрусталь); полупрозрачные – как матовое стекло (жильный кварц). Непрозрачные минералы представлены преимущественно рудными минералами. Кроме выше указанных часто выделяют так же группу минералов, прозрачных только в тонкой пластинке (просвечивающих «по тонкому краю» или в тонком сколе). Характерным примером последних является кремень и кварц-морион.

Блеск – способность отражать свет. Он зависит от характера химических связей в минерале и от формы выделения минерала. Блеск наблюдается визуально на свежем (не выветрелом) сколе минерала. Блеск зависит от показателя отражения минерала. Установлено, что минералы с показателем преломления 1,3-1,9 имеют стеклянный блеск, 1,9-2,6 – алмазный, 2,6-3,0 - полуметаллический, 3 – металлический.

По блеску все минералы делятся на 6 групп (от самого яркого до самого тусклого (см. табл. 3.):

Таблица 3. Классификация блеска минералов

№	Название блеска	Характеристика блеска	Пример
1	Алмазный	Самый яркий – блеск прозрачного обработанного алмаза	Сфалерит, карборунд
2	Стеклянный	Блеск более тусклый, чем алмазный блеск прозрачных минералов. Блеск полированного стекла.	Пластинчатый гипс, Кварц (на гранях)
3	Перламутровый	Блеск перламутровой раковины. Характерен для прозрачных минералов, имеющих спайность.	Перламутр, Мусковит, Лепидолит
4	Шелковистый	Блеск прозрачных или просвечивающих волокнистых минералов.	Асбест, Гипс-селенит
5	Смолистый	Блеск застывшей смолы. Более слабый, чем стеклянный, но сильнее жирного.	Натечный лимонит (блеск непрозрачных минералов)
6	Жирный	Блеск более тусклый, чем стеклянный, характерен для прозрачных и просвечивающих минералов.	Опал
7	Восковой	Блеск просвечивающих мелкопористых минералов	Опал, Халцедон, Кремень
8	Металлический	Блеск непрозрачных рудных минералов	Пирит, галенит
9	Полуметаллический (металловидный)	Блеск более слабый, чем металлический у непрозрачных минералов	Гематит
10	матовый	отсутствие блеска, часто у землистых агрегатов	Вад, лимонит

Примечание: Минерал с металлическим блеском непрозрачны, у большинства(кроме сплавов золота и меди) черта серо-черная.

Удельный вес (плотность) – масса единичного объема вещества (1 г/см³). Этот признак нельзя считать самостоятельным – его всегда используют в комплексе с другими диагностическими признаками. В полевых условиях плотность определяется грубо, путем взвешивания образца на ладони. Не смотря на грубость и приблизительность этой оценки, полученный результат при определении минералов может значительно сократить перебор возможных вариантов. Минералы по плотности можно грубо подразделить на 4 группы (см. табл. 4).

Таблица 4. Классификация минералов по их плотности .

№	Удельный вес (плотность)	Характеристика.	Пример
1	легкие	до 2,5 г/см³. (Их мало)	Гипс, сера
2	средние	от 2,5 до 4 г/см³. (Большинство минералов)	Кварц, полевой шпат, ангидрит, кальцит
3	тяжелые	4 – 8 г/см³. (Преимущественно рудные минералы)	Галенит касситерит
4	весьма тяжелые	более 8 г/см³. (Некоторые рудные минералы)	Киноварь

Для сравнения Земная кора (от поверхности Земли и до глубины 35 км) имеет среднюю плотность 2,5 г/см³. Средняя плотность всей Земли по расчетам примерно равна 5,5 г/см³.

Твердость – способность сопротивляться внешнему механическому воздействию. Твердость не соответствует прочности, например, алмаз твердый, но одновременно хрупкий. Наиболее простой способ ее определения – царапание одного минерала другим. Для оценки относительной (сравнительной) твердости принята шкала, предложенная в середине XIX века австрийским геологом Ф. Моосом (шкала Мооса), представленная 10 минералами, где каждый последующий (с бóльшим номером) царапает предыдущие (см. табл. 5).

Таблица 5. Шкала Мооса

№ твердости	Характеристика	Минерал – эталон
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	самый мягкий более твердый, чем №1 … … … … … твердый очень твердый самый твердый	тальк гипс кальцит флюорит апатит полевой шпат кварц топаз рубин (корунд) алмаз

Никакого физического смысла в баллах нет. Используемый для абсолютной диагностики прибор твердометр показывает, что в единицах г/см² между минералами-эталонами нет даже линейной зависимости твердости. По этой шкале самым мягким оказался тальк – минерал настолько мягкий, что стачивается при поглаживании рукой (поэтому он кажется мыльный на ощупь). Минералы, более твердые, чем кварц (топаз, рубин, алмаз и др.) в природе встречаются очень редко. Наибольшим распространением пользуются минералы малой и средней твердости – до 7 единиц.